- 动点的轨迹方程
- 共573题
一动圆和直线l:x=-相切,并且经过点F(
,0),
(Ⅰ)求动圆的圆心θ的轨迹C的方程;
(Ⅱ)若过点P(2,0)且斜率为k的直线交曲线C于M(x1,y1),N(x2,y2)两点.
求证:OM⊥ON.
正确答案
( I)∵动圆和直线l:x=-相切,并且经过点F(
,0),
∴圆心θ到F(,0)的距离等于θ到定直线l:x=-
的距离,都等于圆的半径…(2分)
根据抛物线的定义,可得:圆心θ的轨迹C就是以F为焦点,l为准线的抛物线,…(3分)
设抛物线方程为y2=2px,其中=
,解得p=1
∴抛物线方程是y2=2x,即为所求轨迹C的方程.…(6分)
( II)证明:设过点P(2,0)且斜率为k的直线的方程为
y=k(x-2)(k≠0)①…(7分)
代入y2=2x消去y,可得k2x2-2(k2+1)x+4k2=0.②…(8分)
由根与系数的关系,得x1x2==4.…(9分)
结合y12=2x1,y22=2x2,可得y1y2==2
=4.…(10分)
∴•
=x1x2+y1y2=4-4=0,
由此可得向量、
夹角为90°,即OM⊥ON.…(12分)
平面直角坐标系xOy中,动点P从点P0(4,0)出发,运动过程中,到定点F(-2,0)的距离与到定直线l:x=-8的距离之比为常数.
①求点P的轨迹方程;
②在轨迹上是否存在点M(s,t),使得以M为圆心且经过定点F(-2,0)的圆与直线x=8相交于两点A、B?若存在,求s的取值范围;若不存在,说明理由.
正确答案
①设P(x,y)是轨迹上任意一点,根据两点距离公式和点到直线距离公式,依题意有,=
=
,化简得
+
=1.
②“圆与直线x=8相交于两点”当且仅当圆心M到直线x=8的距离小于圆的半径|MF|,|s-8|<|MF|,
由①知|MF|=|s+8|,
所以|s-8|<|s+8|,
又由①知-4≤s≤4,
所以8-s<(s+8),解得
<s≤4.
设A(-2,0),B(2,0),M为平面上任一点,若|MA|+|MB|为定值,且cosAMB的最小值为-.
(1)求M点轨迹C的方程;
(2)过点N(3,0)的直线l与轨迹C及单位圆x2+y2=1自右向左依次交于点P、Q、R、S,若|PQ|=|RS|,则这样的直线l共有几条?请证明你的结论.
正确答案
(1)设M(x,y),
∵在△AMB中,AB=4,|MA|+|MB|是定值;
可设|MA|+|MB|=2a(a>0).
∴cosAMB═
=-1.(3分)
而|MA|+|MB|≥2,
∴|MA|•|MB|≤a2.
∴-1≥
-1
.∵cosAMB最小值为-,
∴-1=-.∴a=
.(6分)
∴|MA|+|MB|=2>|AB|.
∴M点的轨迹是以A、B为焦点的椭圆,且a=,c=2.
∴b2=a2-c2=2.∴曲线C的方程是+
=1.(8分)
(2)设直线l的方程是y=k(x-3).
1°当k=0时,显然有|PQ|=|RS|;此时l的方程是y=0.
2°当k≠0时,∵|PQ|=|RS|,∴PS与RQ的中点重合,设中点为G,则OG⊥PS.
由,
得(1+3k2)x2-18k2x+27k2-6=0.(11分)
设P(x1,y1),S(x2,y2),
则x1+x2=,y1+y2=k(x1-3)+k(x2-3)=
.
∴G(,
).
∴×k=-1无解,此时l不存在,
综上,存在一条直线l:y=0满足条件.(16分)
已知圆C:x2+y2=4,点D(4,0),坐标原点为O.圆C上任意一点A在X轴上的影射为点B已知向量=t
+(1-t)
(t∈R,t≠0)
(1)求动点Q的轨迹E的方程
(2)当t=时,设动点Q关于X轴的对称点为点P,直线PD交轨迹E于点R (异于P点),试问:直线QR与X轴的交点是否为定点,若是定点,求出其坐标;若不是定点,请说明理由.
正确答案
(1)设Q(x,y),A(x0,y0),则B(x0,0).
∵=t
+(1-t)
∴(x,y)=t(x0,y0)+(1-t)(x0,0)
∴x0= x,y0=
∵+
=4,x2+
=4
即轨迹E的方程为x2+ =4
(2)当t=时,轨迹E为椭圆,方程为
+
=1…①
设直线PD的方程为y=k(x-4).代入①,并整理得
(3+4k2)x2-32k2x+64k2-12=0…②
由题意得,必有△>0,故方程②有两个不等实根.
设点P(x1,y1),R(x2,y2),则Q(x1,-y1)
由②知,x1+x2= ,x1x2=
直线RQ的方程为y-y2=(x-x2)
当k≠0时,令y=0,得x=x2-,将y1=k(x2-4),y2=k(x2-4)代入整理得
x=…③
再将x1+x2=,x1x2=
代入③计算得,x=1即直线QR过定点(1,0)
当k=0时,y1=y2=0,直线QR过定点(1,0)
综上可得,直线QR与x轴交于定点,该定点的坐标为(1,0).
在平面直角坐标系xOy中,点P(x,y)为动点,已知点A(,0),B(-
,0),直线PA与PB的斜率之积为定值-
.
(Ⅰ)求动点P的轨迹E的方程;
(Ⅱ)若F(1,0),过点F的直线l交轨迹E于M、N两点,以MN为对角线的正方形的第三个顶点恰在y轴上,求直线l的方程.
正确答案
(Ⅰ)由题意•
=-
,
整理得+y2=1,所以所求轨迹E的方程为
+y2=1(y≠0),
(Ⅱ)当直线l与x轴重合时,与轨迹E无交点,不合题意;
当直线l与x轴垂直时,l:x=1,此时M(1,),N(1,-
),以MN为对角线的正方形的另外两个顶点坐标为(1±
,0),不合题意;
当直线l与x轴既不重合,也不垂直时,不妨设直线l:y=k(x-1)(k≠0),M(x1,y1),N(x2,y2),MN的中点Q(,k(
-1)),
由消y得(2k2+1)x2-4k2x+2k2-2=0,
由得
所以Q(,-
),
则线段MN的中垂线m的方程为:y+=-
(x-
),
整理得直线m:y=-+
,
则直线m与y轴的交点R(0,),
注意到以MN为对角线的正方形的第三个顶点恰在y轴上,
当且仅当RM⊥RN,
即•
=(x1,y1-
)•(x2,y2-
)=0,
x1x2+y1y2-(y1+y2)+
=0,①
由②
将②代入①解得k=±1,即直线l的方程为y=±(x-1),
综上,所求直线l的方程为x-y-1=0或x+y-1=0.
扫码查看完整答案与解析